專利名稱：一種混凝土澆筑均勻性和密實(shí)性測試裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混凝土澆筑質(zhì)量測試裝置和方法，更具體地說，涉及通過測試澆筑混凝土電阻率特征值表征澆筑均勻性和密實(shí)性的裝置和方法。
背景技術(shù)：
水泥混凝土是最大宗的人造材料，在建筑工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用?；炷两Y(jié)構(gòu)長期耐久性是決定其服役可靠性和安全性的關(guān)鍵，提高混凝土長期耐久性已成為當(dāng)今國際關(guān)注的重大技術(shù)問題。美國混凝土協(xié)會(huì)(ACI)指出優(yōu)良的振搗澆筑質(zhì)量是混凝土結(jié)構(gòu)獲得低滲透性，抵抗侵蝕劣化的前提條件(ACI 201. 2R-2008)。振搗澆筑可排出成型混凝土內(nèi)部粗大氣泡，提高密實(shí)性，決定了硬化混凝土孔結(jié)構(gòu)的形成和發(fā)展，澆筑過程應(yīng)保持組分分布均勻，避免泌水、離析和粗骨料沉降等問題?？梢姡嵘炷翝沧①|(zhì)量的核心問題是實(shí)現(xiàn)澆注密實(shí)和均勻，首要任務(wù)是正確測試澆筑均勻性和密實(shí)性?，F(xiàn)行混凝土施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所給出的振搗澆筑質(zhì)量的判別標(biāo)準(zhǔn)是基于表象的判別， 現(xiàn)有技術(shù)中針對澆筑質(zhì)量的定量測試方法尚不完善?，F(xiàn)有的新鮮混凝土測試方法中，如各種工作性測試、容重、含氣量、泌水率和粗骨料沉降量等測試方法通常用于測試混凝土易密實(shí)性或均勻性保持能力，不適用于測試澆筑均勻性和密實(shí)性的原因?yàn)?1)其測試目標(biāo)為評價(jià)新拌混凝土材料性能，以及控制生產(chǎn)質(zhì)量，振搗條件對澆筑質(zhì)量存在顯著影響，因此需要結(jié)合振搗工藝評定和控制澆筑質(zhì)量；(2)測試裝置尺寸小，不適用于采用內(nèi)部高頻振搗澆筑混凝土的測試；(3 )測試效率低，準(zhǔn)確性低。現(xiàn)有的硬化混凝土測試方法中，如超聲波探測、容重和粗骨料沉降的圖形分析等可用于評價(jià)澆筑質(zhì)量，但其局限性在于(1)測試時(shí)間長，效率低；(2)測試過程相對復(fù)雜，測試準(zhǔn)確性受操作人員水平限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種混凝土澆筑均勻性和密實(shí)性測試裝置和方法，要解決現(xiàn)有的混凝土澆筑質(zhì)量測試方法適用性低、測試時(shí)間長、效率低、準(zhǔn)確性低、測試過程相對復(fù)雜，測試準(zhǔn)確性受操作人員水平限制的技術(shù)問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種用于測量混凝土澆筑均勻性和密實(shí)性的裝置，包括分層測試容器，其特征在于，所述分層測試容器由上分層筒、中分層筒和下分層筒疊置組合連接的三層圓柱筒，所述下分層筒有底，上分層筒和中分層筒無底，所述上分層筒、中分層筒和下分層筒的筒側(cè)壁上均有對稱的兩個(gè)插孔，兩插孔內(nèi)各安置一個(gè)測試電極，兩測試電極之間由絕緣筒側(cè)壁隔離，各測試電極的引線分別與分層電阻率測試儀的接線端連接。所述單層圓筒直徑為350mm 500mm，高度100 150mm，測試電極位于單層圓筒 1/2高度處，并且測試電極位于截圓直徑的兩端，測試電極直徑為10mm，單層圓筒內(nèi)測試電極長度為直徑的1/8 1/4，單層圓筒外為20mm，測試電極優(yōu)選紫銅制備，測試電極位于筒外側(cè)部分套有橡膠保護(hù)套。
所述上分層筒的下邊緣、中分層筒的上下兩邊緣和下分層筒的上邊緣帶有法蘭邊，法蘭邊上分布有連接孔，由定位件穿過上下兩個(gè)對應(yīng)的連接孔將三層圓柱筒定位。所述的定位件為銷釘或螺栓。所述法蘭邊的上面套箍有環(huán)形夾具，環(huán)形夾具為開口環(huán)形，開口的一端與連接桿的內(nèi)端鉸接，開口的另一端鉸接扳手的內(nèi)端，連接桿的外端與扳手的中段鉸接。所述分層電阻率測試儀，包括外殼、電源轉(zhuǎn)換單元、控制單元、運(yùn)算單元和輸出單元，各測試電極的引線分別通過接線端與控制單元連接，所述的電源轉(zhuǎn)換單元將直流電轉(zhuǎn)換為特定電壓和頻率的交流電，所述的控制單元與電源轉(zhuǎn)換單元和運(yùn)算單元相連，運(yùn)算單元的輸入端與輸出單元連接，所述的控制單元用于依次在所述的測試電極上施加交流電， 測量分層電阻值，所述的運(yùn)算單元能夠根據(jù)分層電阻值和測試電極常數(shù)計(jì)算分層電阻率， 并且根據(jù)分層電阻率計(jì)算分層電阻率平均值和電阻率分層度，所述的輸出單元能夠?qū)⑦\(yùn)算元件的計(jì)算結(jié)果輸出到客戶端顯示屏。所述電源轉(zhuǎn)化單元的特定電壓為50V 110V，所述的特定頻率為IkHz。一種測量混凝土澆筑均勻性和密實(shí)性測試方法，其特征在于，應(yīng)用一種用于測量混凝土澆筑均勻性和密實(shí)性的裝置，測試步驟如下
(a)、組裝分層測試容器，將上分層筒、中分層筒和下分層筒疊置組合連接成三層圓柱筒，由定位件穿過上下法蘭邊上的連接孔使三層圓柱筒定位，將兩個(gè)環(huán)形夾具的扳手打開并套于上下兩層法蘭邊上，按下扳手，帶動(dòng)連接桿，使環(huán)形夾具夾緊法蘭邊，在上分層筒、中分層筒和下分層筒的插孔內(nèi)各安置一個(gè)測試電極，測定測試電極常數(shù)；
(b)、制備混凝土，結(jié)合振搗工藝，澆筑成型于分層測試容器中；
(C)、將各測試電極的引線分別與分層電阻率測試儀的接線端連接，將轉(zhuǎn)換交流電依次施加于各測試電極，測定分層測試容器中的分層電阻值；
(d)、由步驟(a)和(c)確定分層電阻率;
(e)、按公式5計(jì)算分層電阻率平均值，公式6計(jì)算電阻率分層度；
公式 5
·}{π - F Λ
Ef = ，χ 100%公式 6
式中Ea_分層電阻率平均值；Ef_電阻率分層度；EU—上層電阻率；Em—中層電阻率； Ed—下層電阻率；
(f)、由步驟(e)中分層電阻率平均值Ea表征澆筑密實(shí)性，電阻率分層度&表征澆筑均勻性。所述的步驟(a)測定測試電極常數(shù)的方法為在25°C條件下，將0. lmol/L氯化鉀溶液注滿分層測試容器，通過輸入面板設(shè)置測試電極常數(shù)為1，調(diào)節(jié)控制面板，將50V 110V，IkHz依次施加于各層測試電極，測試各層電阻，此時(shí)顯示屏上電阻率與電阻顯示值相同，記為C0,則測試電極常數(shù)K=L 288C。。所述的步驟(b)的振搗工藝包括用振搗棒進(jìn)行內(nèi)部振搗或用振搗臺進(jìn)行外部振搗。氣泡含量和組分分布決定了混凝土澆筑質(zhì)量，也是影響新鮮混凝土電阻率的關(guān)鍵因素，本發(fā)明通過測試新鮮混凝土電阻率反映澆筑均勻性和密實(shí)性，無需直接測試澆注均勻性和密實(shí)性的物理指標(biāo)，而代之以測試澆注混凝土電阻率，利用電阻率特征值表征澆注均勻性和密實(shí)性。分層測試容器為三層組合結(jié)構(gòu)，分層電阻率測試儀用于建立分層物理指標(biāo)與電阻率特征值相關(guān)關(guān)系，其工作電壓為50V 110V，本發(fā)明為時(shí)間點(diǎn)測試，測試時(shí)間要求不大于10分鐘，測試效率高，用時(shí)短。該測試方法還具有測試準(zhǔn)確性高、測試結(jié)果穩(wěn)定、 測試過程相對容易、操作方便、快捷、不受操作人員水平限制的優(yōu)點(diǎn)，可用于振搗工藝條件下混凝土澆注均勻性和密實(shí)性的檢測。
以下結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是分層測試容器的組裝示意圖。圖2是環(huán)形夾具的示意圖。圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是分層電阻率測試儀的方框圖。圖5電阻率與相對密實(shí)度相關(guān)性測試結(jié)果。圖6電阻率分層度與容重分層度相關(guān)性測試結(jié)果。圖7電阻率分層度與粗骨料含量分層度相關(guān)性測試結(jié)果。


1 一上分層筒、2 —中分層筒、3 —下分層筒、4 一法蘭邊、5 —連接孔、 6 一測試電極、7 —定位件、8 —環(huán)形夾具、9 一連接桿、10 —扳手、11 一引線、12 —分層電阻率測試儀、13—接線端。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例參見圖1、圖3，一種用于測量混凝土澆筑均勻性和密實(shí)性的裝置，包括由絕緣材料制成的分層測試容器，所述分層測試容器由上分層筒1、中分層筒2和下分層筒3 疊置組合連接的三層圓柱筒，所述下分層筒3有底，上分層筒1和中分層筒2無底，所述上分層筒1、中分層筒2和下分層筒3的筒側(cè)壁上均有對稱的兩個(gè)插孔，兩插孔內(nèi)各安置一個(gè)測試電極6，兩測試電極6之間由絕緣筒側(cè)壁隔離，各測試電極的引線11分別與分層電阻率測試儀12的接線端13連接。所述單層圓筒直徑為350mm 500mm，高度100 150mm，測試電極6位于單層圓筒1/2高度處，并且測試電極6位于截圓直徑的兩端，測試電極6直徑為10mm，單層圓筒內(nèi)測試電極6長度為直徑的1/8 1/4，單層圓筒外為20mm，測試電極6優(yōu)選紫銅制備，測試電極6位于筒外側(cè)部分套有橡膠保護(hù)套。所述上分層筒1的下邊緣、中分層筒2的上下兩邊緣和下分層筒3的上邊緣帶有法蘭邊4，法蘭邊4上分布有連接孔5，由定位件7穿過上下兩個(gè)對應(yīng)的連接孔將三層圓柱筒定位。所述的定位件7為銷釘或螺栓。銷釘7與連接孔5配合以實(shí)現(xiàn)臨近層間測試電極夾角為90°。所述法蘭邊4的上面套箍有環(huán)形夾具，環(huán)形夾具為開口環(huán)形，開口的一端與連接桿9的內(nèi)端鉸接，開口的另一端鉸接扳手10的內(nèi)端，連接桿9的外端與扳手10的中段鉸接。
參見圖3、圖4，所述分層電阻率測試儀12，包括外殼、電源轉(zhuǎn)換單元、控制單元、運(yùn)算單元和輸出單元，各測試電極的引線分別通過接線端13與控制單元連接。所述電源轉(zhuǎn)換單元將直流電轉(zhuǎn)換為特定電壓和頻率的交流電，所述電源轉(zhuǎn)化單元的特定電壓為50V 110V，所述的特定頻率為1kHz。該頻率交流電可消除測試電極極化對電阻率測試的影響。所述控制單元與電源轉(zhuǎn)換單元和運(yùn)算單元相連，依次在所述的測試電極上施加交流電，測試分層電阻值。運(yùn)算單元的輸入端與輸出單元連接，運(yùn)算單元根據(jù)分層電阻值和測試電極常數(shù)計(jì)算分層電阻率，進(jìn)一步根據(jù)分層電阻率計(jì)算分層電阻率平均值和電阻率分層度。電阻率測試原理如下
根據(jù)電導(dǎo)率公式(1)
權(quán)利要求
1.一種用于測量混凝土澆筑均勻性和密實(shí)性的裝置，包括分層測試容器，其特征在于， 所述分層測試容器由上分層筒(1)、中分層筒(2)和下分層筒(3)疊置組合連接的三層圓柱筒，所述下分層筒(3)有底，上分層筒(1)和中分層筒(2)無底，所述上分層筒(1)、中分層筒 (2)和下分層筒(3)的筒側(cè)壁上均有對稱的兩個(gè)插孔，兩插孔內(nèi)各安置一個(gè)測試電極(6)， 兩測試電極(6)之間由絕緣筒側(cè)壁隔離，各測試電極(6)的引線(11)分別與分層電阻率測試儀(12)的接線端(13)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振搗分層裝置，其特征在于，所述單層圓筒直徑為350mm 500mm，高度100 150mm，測試電極(6)位于單層圓筒1/2高度處，并且測試電極(6)位于截圓直徑的兩端，測試電極(6)直徑為10mm，單層圓筒內(nèi)測試電極(6)長度為直徑的1/8 1/4，單層圓筒外為20mm，測試電極(6)優(yōu)選紫銅制備，測試電極(6)位于筒外側(cè)部分套有橡膠保護(hù)套。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于測量混凝土澆筑均勻性和密實(shí)性的裝置，其特征在于，所述上分層筒(1)的下邊緣、中分層筒(2)的上下兩邊緣和下分層筒(3)的上邊緣帶有法蘭邊(4)，法蘭邊(4)上分布有連接孔(5)，由定位件(7)穿過上下兩個(gè)對應(yīng)的連接孔 (5)將將三層圓柱筒定位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于測量混凝土澆筑均勻性和密實(shí)性的裝置，其特征在于，所述的定位件(7)為銷釘或螺栓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于測量混凝土澆筑均勻性和密實(shí)性的裝置，其特征在于，所述法蘭邊(4)的上面套箍有環(huán)形夾具(8)，環(huán)形夾具(8)為開口環(huán)形，開口的一端與連接桿(9)的內(nèi)端鉸接，開口的另一端鉸接扳手(10)的內(nèi)端，連接桿(9)的外端與扳手(10) 的中段鉸接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于測量混凝土澆筑均勻性和密實(shí)性的裝置，其特征在于，所述分層電阻率測試儀(12)，包括外殼、電源轉(zhuǎn)換單元、控制單元、運(yùn)算單元和輸出單元，各測試電極的引線分別通過接線端(13)與控制單元連接，所述的電源轉(zhuǎn)換單元將直流電轉(zhuǎn)換為特定電壓和頻率的交流電，所述的控制單元與電源轉(zhuǎn)換單元和運(yùn)算單元相連，運(yùn)算單元的輸入端與輸出單元連接，所述的控制單元用于依次在所述的測試電極上施加交流電，測量分層電阻值，所述的運(yùn)算單元能夠根據(jù)分層電阻值和測試電極常數(shù)計(jì)算分層電阻率，并且根據(jù)分層電阻率計(jì)算分層電阻率平均值和電阻率分層度，所述的輸出單元能夠?qū)⑦\(yùn)算元件的計(jì)算結(jié)果輸出到客戶端顯示屏。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于測量混凝土澆筑均勻性和密實(shí)性的裝置，其特征在于，所述電源轉(zhuǎn)化單元的特定電壓為50V 110V，所述的特定頻率為1kHz。
8.一種測量混凝土澆筑均勻性和密實(shí)性測試方法，其特征在于，應(yīng)用權(quán)利要求7所述的一種用于測量混凝土澆筑均勻性和密實(shí)性的裝置，測試步驟如下(a)、組裝分層測試容器，將上分層筒(1)、中分層筒(2)和下分層筒(3)疊置組合連接成三層圓柱筒，由定位件(7)穿過上下法蘭邊(4)上的連接孔(5)使三層圓柱筒定位，將兩個(gè)環(huán)形夾具(8)的扳手(10)打開并套于上下兩層法蘭邊(4)上，按下扳手(10)，帶動(dòng)連接桿 (9)，使環(huán)形夾具(8)夾緊法蘭邊，在上分層筒(1)、中分層筒(2)和下分層筒(3)的插孔內(nèi)各安置一個(gè)測試電極(6)，測定測試電極常數(shù)；(b)、制備混凝土，結(jié)合振搗工藝，澆筑成型于分層測試容器中；(c)、將各測試電極的引線(11)分別與分層電阻率測試儀(12)的接線端(13)連接，將轉(zhuǎn)換交流電依次施加于各測試電極，測定分層測試容器中的分層電阻值；(d)、由步驟(a)和(c)確定分層電阻率;(e)、按公式5計(jì)算分層電阻率平均值，公式6計(jì)算電阻率分層度；
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的混凝土澆筑均勻性和密實(shí)性測試方法，其特征在于，所述的步驟(a)測定測試電極常數(shù)的方法為在25°C條件下，將0. lmol/L氯化鉀溶液注滿分層測試容器，通過輸入面板設(shè)置測試電極常數(shù)為1，調(diào)節(jié)控制面板，將50V 110V，IkHz依次施加于各層測試電極，測試各層電阻，此時(shí)顯示屏上電阻率與電阻顯示值相同，記為Ctl，則測試電極常數(shù)K=L 288C。。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的混凝土澆筑均勻性和密實(shí)性測試方法，其特征在于，所述的步驟(b)的振搗工藝包括用振搗棒進(jìn)行內(nèi)部振搗或用振搗臺進(jìn)行外部振搗。
全文摘要
一種測試混凝土澆筑均勻性和密實(shí)性的裝置和方法，包括以下步驟a.測定測試電極常數(shù)；b.制備混凝土，結(jié)合振搗工藝，澆筑成型于分層測試容器中；c.將轉(zhuǎn)換交流電依次施加于測試電極，測定分層電阻值；d.由步驟a和步驟c確定分層電阻率；e.由步驟d確定分層電阻率平均值和電阻率分層度；f.由步驟e中分層電阻率平均值表征澆筑密實(shí)性，電阻率分層度表征澆筑均勻性。本發(fā)明可以測量工程振搗條件下混凝土澆筑均勻性和密實(shí)性，測試結(jié)果穩(wěn)定、準(zhǔn)確，且操作方便、快捷。
文檔編號G01N27/02GK102269725SQ201110119850
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者余力, 傅宇方, 張守祺, 陳海波 申請人:交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所